有利地分离原料空气的低温精馏系统，其中利用双塔主装置上游的汽提塔来减小氩塔顶部冷凝器和低压塔的热力学不可逆性。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及原料空气的低温精馏，更具体地说，涉及采用具有相连的氩侧塔的双塔系统进行的原料空气的低温精馏。生产氧、氮和/或氩的空气低温精馏是一种成熟的工业方法。原料空气通常在双塔系统中被分离成氮和氧，其中高压塔的富氮(nitrogen-rich)顶部蒸汽用于再沸低压塔的富氧釜底液。来自低压塔的流体送至氩侧塔中生产氩。在低压塔中连有生产氩的测塔的双塔低温空气分离系统中，存在明显的热力学不可逆性，即氩塔顶部冷凝器中沸腾的釜液和冷凝氩之间存在大的温差。该温差可高于5℃，而连接高压塔和低压塔的主冷凝器中通常的温差小于1.5℃。由氩冷凝器的不可逆性而损耗的功的量值与现代空气分离系统中通过其它改进而获得的效益而言是很大的。为此，其中不可逆程度降低改进的低温空气分离系统是有意义的。因此，本专利技术的目的是提供改进的低温精馏系统，其中降低了氩顶部冷凝器和低压塔之间的热力学不可逆性。通过本专利技术能达到上述目的和其它目的，这对于阅读了本说明书的本专业人员来说是显而易见的。本专利技术的一个方面是采用包括高压塔和低压塔的双塔主装置和具有顶部冷凝器的氩塔进行的原料空气低温精馏方法，包括(A)冷凝一部分原料空气产生液态原料空气；(B)将液态原料空气和气态原料空气送入汽提塔，并使液态原料空气与气态原料空气在汽提塔中逆向流动产生氮浓度比空气高的汽提塔产品气体和氧浓度高于25摩尔％的汽提塔产品液体；(C)将汽提塔产品气体送入高压塔通过低温精馏进行分离；(D)通过在氩塔顶部冷凝器中与含氩流体进行间接热交换至少部分汽化汽提塔产品液体产生含氧气体；和(E)将含氧气体送入低压塔通过低温精馏进行分离。本专利技术的另一方面是低温精馏设备，包括(A)包括第一塔和第二塔的双塔主装置和具有顶部冷凝器的氩塔；(B)汽提塔，将液体送入汽提塔上部的装置和将气体送入汽提塔下部的装置；(C)将流体自汽提塔上部送入第一塔的装置(D)将流体自汽提塔下部送入顶部冷凝器的装置；和(E)将流体自顶部冷凝器送入第二塔的装置。本说明书所用“原料空气”指主要包括氮、氧和氩的混合物，如空气。本说明书所用“涡轮膨胀”和“涡轮膨胀机”分别指使高压气流通过涡轮机以减小气体的压力和温度从而产生致冷作用的方法和设备。本说明书所用“塔”指蒸馏塔或精馏塔或蒸馏区或精馏区，即这样一种接触塔或接触区，液相和汽相在其中逆向接触以实现流体混合物的分离，例如通过在塔内安装的一系列竖向间隔的塔盘或塔板上和/或在结构填料、无规填料等填料上使气相和液相接触。关于蒸馏塔可进一步参见the Chemical Engineer′s Handbook fifth edition，由R.H.Perry和C.H.Chilton编辑，McGraw-Hill Book Compang，New York出版，Section 13，The Continuous Distillation Process。“双塔”优选意味着高压塔的顶端与低压塔的底部具有热交换关系。关于双塔可进一步参见Ruheman“The Separation of Gases”，Oxford University Press，1949，Chapter VII，Commercial AirSeparation。利用高压塔和低压塔结合的其他双塔装置也可用于本专利技术的实际操作。蒸汽和液体的接触分离过程取决于各组分的蒸汽压差。高蒸汽压(易挥发或低沸点)组分将倾向于在汽相浓缩，而低蒸汽压(难挥发或高沸点)组分将倾向于在液相浓缩。部分冷凝是这样一种分离过程，借助于这种分离过程蒸汽混合物的冷却可用于在汽相中浓缩易挥发组分，而在液相中浓缩难挥发组分。精馏或连续蒸馏是这样一种分离过程，它结合了由汽相和液相逆流处理而获得的连续部分汽化和冷凝过程。汽相和液相的逆流接触是绝热的，并且包括各相间的积分或微分接触。利用精馏原理分离混合物的分离过程装置常称为精馏塔、蒸馏塔或分馏塔，这些名称可换用。低温精馏是至少部分地在温度等于或低于150K的温度下进行的精馏过程。本说明书所用“间接热交换”指使两股流体物流处于热交换关系而不直接接触或相互混合的过程。本说明书所用“氩塔”指处理包含氩的进料并产出氩浓度高于进料的产品的塔。本说明书所用“顶部冷凝器”指由塔顶蒸汽产生塔内降流液体的热交换装置。本说明书所用“上部”和“下部”分别指高于或低于塔中间点的区域。本说明书所用“结构填料”指各单个填料相互之间以及相对于塔轴都具有特定取向的填料。结构填料的实例可参见USP4,186,159-Huber，USP4,299,050-Meier，USP4,929,399-Lockett等和USP5,132,056-Lockett等。本说明书所用的“液氮”指氮浓度至少为78摩尔％的液体。本说明书所用的“液氧”指氧浓度至少为20摩尔％的液体。本说明书所用的“平衡级”指离开的汽体和液体物流处于平衡的汽液接触过程。本说明书所用的“过冷却”指将液体冷却到低于所在压力下液体的饱和温度。本说明书所用的“汽提塔”指这样一个塔，其中液体引入到该塔的上部，通过上升蒸汽从下行液体中脱除或汽提易挥发的组分。附图说明图1—4是本专利技术低温精馏系统优选实施方案的各示意流程图。图5是本专利技术另一实施方案某些方面的横剖面简图，其中汽提塔置入装有高压塔的壳体。本专利技术是一个低温空气分离系统，其中，液体在氩塔的顶部冷凝器中沸腾，它含有的氧摩尔分数通常比来自常规系统的高压塔槽中的液体高。本专利技术利用较矮的汽提塔以提高进入高压塔底的蒸汽含氮量，并提供用于氩塔顶部冷凝器的氧摩尔分数高的液体。来自高压塔槽的流体，即釜液，在氩塔顶部冷凝器中不汽化或部分汽化，而是被过冷却并在比常规方法中釜液和汽化釜液通常进入塔的位置高的位置进入低压塔。这种液体用作中间回流物流(intermediate reflux stream)，通过松开通常位于釜液和汽化的釜液通常进入常规方法的低压塔的位置的上边一点的夹子(pinch)，提高低压塔的分离程度。分离程度的提高表现为用给定高度的塔以给定的纯度回收更多的进料空气中更大部分的进入氩，或在固定的回收率和固定的塔高条件下提高了氩的纯度，或在固定的回收率和固定的纯度条件下减小了所需的塔高。这样就至少部分降低了前述氩塔顶部冷凝器的热力学不可逆性，提高了氩的回收率，或提高了氩的纯度，或降低了塔的高度。现在参考图对本专利技术进行更详细说明。图1说明本专利技术的一个特别优选实施方案。现参见图1，压力通常为70—500psia(磅/平方英寸，绝对压力)的原料空气1在主热交换器32中与返回物流间接换热而冷却。产生的冷却原料空气物流2可分为主要部分3和次要部分8。包括进入系统的原料空气总量的0～10％的次要部分8在热交换器33中与返回物流间接换热而被液化，而热交换器33产生的物流9送入汽提塔34，这将在后面做更详细的描述。主要部分3在涡轮膨胀机35中进行涡轮膨胀产生致冷作用，同时产生的物流4被分为次要部分6和主要部分5。包括系统中所用的全部原料空气(即送入双塔主设备的全部原料空气)的约20％至45％的物流6送入产品蒸发器36，在此与沸腾的液氧进行间接热交换而被冷凝。产出的液态原料空气7送入汽提塔34的上部。在图1所示的优选实施方案中，物流7与物流9结合形成物流1本文档来自技高网...
【技术保护点】
采用包括高压塔和低压塔的双塔主装置和具有顶部冷凝器的氩塔进行的原料空气低温精馏方法，包括：（Ａ）冷凝－部分原料空气产生液态原料空气；（Ｂ）将液态原料空气和气态原料空气送入汽提塔，并使液态原料空气与气态原料空气在汽提塔中逆向流动产生氮 浓度比空气高的汽提塔产品气体和氧浓度高于２５摩尔％的汽提塔产品液体；（Ｃ）将汽提塔产品气体送入高压塔通过低温精馏进行分离；（Ｄ）通过在氩塔顶部冷凝器中与含氩流体进行间接热交换至少部分汽化汽提塔产品液体产生含氧气体；和（Ｅ）将含氧 气体送入低压塔通过低温精馏进行分离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DP邦纳奎斯特，MJ洛凯特，
申请(专利权)人：普拉塞尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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